Come la produzione additiva accelera la corsa dell’automotive verso le emissioni zero

L’AM (Additive Manufacturing) «offre vantaggi ambientali e operativi alle case automobilistiche in tutto il mondo, consentendo di produrre componenti altamente ottimizzati in modo efficiente e a livello locale», ha dichiarato Fadi Abro, Responsabile Globale Automotive di Stratasys.

Il rapporto BDO sul futuro

L’industria automobilistica sta accelerando verso l’obiettivo “emissioni zero”, ma sul percorso si trovano non pochi ostacoli. Nonostante le ambizioni pubblicamente dichiarate di raggiungere questo traguardo entro il 2050, gli OEM e i loro fornitori devono operare un cambiamento radicale nelle attività di produzione per ridurre le emissioni tenendo conto di ogni aspetto del processo di produzione.

Questa sfida è stata messa in luce in un recente rapporto della società di consulenza BDO sul settore automotive nel Regno Unito. Lo studio “Prepararsi per un futuro a emissioni zero” ha infatti rivelato un grado elevato di consapevolezza sulle responsabilità ambientali, con il 93% degli intervistati che ritiene importante la transizione verso le emissioni zero nel lungo termine. Tuttavia, il rapporto è improntato al realismo, con gli intervistati che hanno immancabilmente sottolineato la sfida notevole che li attende. Questo clima è avvertito in modo analogo nel resto dell’industria automobilistica europea. Eppure c’è speranza.

Il rapporto BDO ha indicato una forte volontà di abbracciare e adottare le nuove tecnologie per l’azzeramento delle emissioni. Alla domanda su dove si sarebbero concentrati gli investimenti aziendali finalizzati all’obiettivo di zero emissioni, quasi la metà ha risposto indicando un’intensificazione della trasformazione digitale. Nel frattempo, quasi un terzo delle aziende ha menzionato l’adozione di attrezzature e di tecniche di produzione verdi. I nuovi processi produttivi sono chiaramente fondamentali per garantire un’operatività più ecocompatibile in campo automotive.

Dall’AM vantaggi in sostenibilità

Ma cosa significa in realtà? Quali tecnologie pronte per la produzione possono essere applicate già da oggi per supportare il passaggio verso una produzione a emissione zero?

L’AM rappresenta un passo avanti in questo senso. Questa tecnologia trasformativa sta trovando sempre più spesso applicazione tra gli OEM e all’interno della supply chain, come strumento sia di prototipazione che di produzione, con le aziende che cercano di superare sfide come l’aumento del costo dei materiali e i vincoli di progetto legati all’approccio tradizionale alla produzione dei componenti di tipo sottrattivo.

I molteplici vantaggi offerti dalla produzione additiva in termini di sostenibilità lo rendono un’opzione interessante. Per questo si possono analizzare nei dettagli tali vantaggi ai fini della sostenibilità, che includono:

• produzione più vicina al punto di utilizzo – Le case automobilistiche sono ben consapevoli dell’enorme impatto ecologico derivante dalla spedizione di parti dall’altro capo del mondo per via aerea o marittima: producendo componenti più vicini al luogo in cui sono necessari, l’AM riduce i viaggi a lungo raggio e il loro notevole impatto ambientale, mentre la natura decentralizzata dell’AM rende possibile una produzione localizzata, con la produzione di componenti automotive più vicina alle linee di produzione;
• capacità di realizzare progetti complessi utilizzando meno risorse – Con l’AM, ingegneri e progettisti possono creare geometrie più complesse e strutture leggere e consolidarle con modelli innovativi che ottimizzano le prestazioni e riducono al minimo gli sprechi: questo approccio si traduce in una riduzione delle risorse consumate nella produzione dei componenti e in una riduzione delle emissioni complessive, mentre diversamente dalla produzione tradizionale l’AM è in grado di ridurre anche del 90% i costi legati agli sprechi e ai materiali, producendo articoli su richiesta senza stampi o sprechi per eccedenze. La decarbonizzazione delle operazioni attraverso l’AM richiede tempo e risorse necessarie per la misura corretta, la reportistica e il miglioramento continuo, ma ne vale la pena in quanto assicura efficienze che i metodi di produzione tradizionali, come la fresatura, semplicemente non possono offrire;
• componenti più leggeri e più consolidati per una maggior efficienza – Le case automobilistiche e i fornitori possono ricorrere alla produzione additiva per produrre componenti più leggeri e resistenti che migliorano l’efficienza del carburante e riducono le emissioni: componenti più leggeri equivalgono a una maggiore autonomia (un aspetto fondamentale per diffondere l’adozione dei veicoli elettrici) e inoltre la flessibilità di progettazione offerta dall’AM consente di consolidare più parti in strutture singole e complesse, migliorando così le prestazioni complessive del veicolo;
• scorte minori e consegne in loco ridotte – L’AM si allinea ai principi dell’economia circolare riducendo la necessità di scorte in eccesso: la produzione tradizionale spesso richiede la produzione di parti in eccedenza per tenere conto della domanda potenziale, con una conseguente sovrapproduzione e spreco. Al contrario, l’AM consente l’adozione di un modello di produzione “just-in-time”, in cui i componenti vengono prodotti secondo la necessità, riducendo così al minimo le scorte in eccesso, in linea con l’etica del riutilizzo, riprogettazione, riconversione e riciclo che caratterizza l’economia circolare. Inoltre, l’utilizzo di materiali più sostenibili nell’AM, come i materiali termoplastici a base biologica, accresce ulteriormente le performance ambientali della tecnologia.

L’AM trova più applicazioni nell’automotive

Questo è il caso della sostenibilità dell’AM nel settore automotive. Stanno emergendo altri vantaggi, in particolare per quanto riguarda il superamento degli ostacoli dovuti alle economie di scala associate alla produzione in bassi volumi che caratterizza le edizioni speciali e le personalizzazioni. I consumatori richiedono sempre più spesso veicoli su misura per le loro esigenze e preferenze specifiche. L’AM consente alle case automobilistiche di produrre parti personalizzate, consentendo la personalizzazione senza compromettere l’efficienza.

Nel frattempo, l’aftermarket automotive è emerso come un mercato dinamico e in crescita. L’AM sta trasformando questo ambito consentendo la produzione rapida di accessori personalizzati e di componenti ad alte prestazioni. Dagli aggiornamenti funzionali ai miglioramenti estetici, ciò può fornire un prezioso mezzo di differenziazione in campo automotive.

Tenendo conto di questi fattori, non sorprende che il mercato della produzione additiva stia crescendo a ritmo sostenuto. Un recente rapporto indica che varrà 13,75 miliardi di dollari entro il 2028. Addirittura, Stratasys sta già collaborando intensamente con alcuni dei più importanti produttori automobilistici del mondo per fornire risultati tangibili, dalla prototipazione fino alla produzione.

Alcuni casi concreti

Ad esempio, VolksWagen ha utilizzato le macchine da stampa 3D per creare prototipi PolyJet complessi multi-materiale che corrispondono alle parti finali di produzione con una precisione fino al 99%. Ciò ha ridotto di 2 mesi il ciclo di sviluppo del prodotto garantendo la piena libertà di progettazione.

Nel frattempo, Ford ha sostituito un dispositivo di allineamento degli specchietti retrovisori con un nuovo supporto stampato con tecnica FDM (Fused Deposition Modeling) più ergonomico e leggero. Questo approccio ha permesso di ottenere una riduzione del peso di oltre il 15% e un risparmio sui costi del 70% rispetto alla produzione tradizionale.

Porsche ha utilizzato anch’essa l’AM per fabbricare pezzi di ricambio personalizzati su richiesta, come le leve di rilascio della frizione, utilizzando la fusione laser selettiva.

Infine, l’azienda di corse Roush Performance ha adottato la tecnologia Selective Absorption Fusion per stampare una modifica al progetto di un supporto per videocamera in una fase avanzata del ciclo di produzione, riducendo i costi del 94% e risparmiando quattro mesi di tempo.